Диссертация (1143676), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Выполнено исследование фазового состава металла шва 2,25Cr-1Mo-V послеразличных отпусков и определены типы карбидов, отвечающие за формированиемеханических свойств при температурах отпуска 350°С, 660°С, 705°С.Установлены закономерности карбидных превращений в металле шва взависимости от температуры термической обработки и величины PLM:350°С (13,0 PLM) → M3C + (M23C6 + M2C + MC – образовались во время сварки)600°С (18,0 PLM) → M7C3 + ↓ M3C + M2C + MC + M23C6650°С (19,3 PLM) → ↑↑ M7C3 + ↑ M2C + ↑ MC + ↓ M3C + M23C6 (↑[V] в карбиднойфазе в 3 раза по сравнению с состоянием после отпуска при температуре 350°С)103680°С (19,6 PLM) → ↓ M7C3 + ↑ M2C + ↑ MC + ↑ M23C6700°С (20,5 PLM) → ↑↑ M23C6 + ↓ ↓ M7C3 + ↑ M2C + ↑ MC705°С (21,1 PLM) → ↓ M23C6 + ↓ M7C3 + ↑ M2C + ↓ MC5. При анализе результатов исследований фазовых превращений в структуреметалла шва установлено следующее:- выдержка при 350°С приводит к увеличению содержания карбидов типа M3C,которые способствуют охрупчиванию металла, поэтому время выдержки при350°С должно быть ограничено;- отпуск при 650°С ведет к значительному увеличению содержания карбидов MC(преимущественно VC) и карбидов M2C, что способствует дисперсионномутвердению и обеспечивает отпускоустойчивость, но повышает склонность к ТПН;- карбиды MC (VC+NbC), M2C ((Mo,V,Nb)2C), M7C3 ((Cr,Fe,Mo)7C3) и M23C6((Cr,Fe,Mo)23C6), образующиеся при PLM = 19,3-20,5, способствуют обеспечениювысоких служебных свойств металла шва и повышению его отпускоустойчивости;- длительные выдержки при 705°С ведут к уменьшению содержания ряда карбидовMC, M7C3 и M23C6, что приводит к уменьшению характеристик прочности, поэтомупараметр отпуска PLM должен быть ограничен «сверху».6.
При исследовании распределения твердости по сечению сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали после различных отпусков установлено следующее:- проведение низкотемпературной термической обработки при температуре 350°Сили отпуска при 620°С не позволяет устранить хрупкие структуры, твердостьсварного соединения остается на уровне состояния после сварки – до 387 HV10;- отсутствие в металле шва и ЗТВ хрупких структур с твердостью выше 350 HV10,обеспечивается при PLM ≥ 19,20, в том числе после выдержки при температуре660°С и 680°С в течение более 4,0 ч;- гарантированное получение требуемого уровня твердости не более 248 HV10возможно при проведении высоких послесварочных отпусков, температура ипродолжительность которых превышают 20,3 PLM (700 ÷ 710°С с выдержкой неменее 8 часов), что свидетельствует об отсутствии неотпущенных хрупких104структуригарантируетдостаточнуюстойкостьсварныхсоединений2,25Cr-1Mo-V стали к трещинам при производстве и эксплуатации реактора.7.
При исследовании зависимости уровня прочности металла шва типа2,25Cr-1Mo-V от режимов различных отпусков установлено следующее:- проведение низкотемпературной термической обработки с температуройвыдержки 350°C не приводит к значительному изменению исходно высокогопредела прочности металла шва;- отпуск в диапазоне PLM = 20,4 ÷ 21,1, соответствующий температуре 705°Cпродолжительностью не менее 8 часов и не более 37 часов, позволяет обеспечитьтребуемый уровень характеристик прочности и пластичности металла шва сварныхсоединений 2,25Cr-1Mo-V стали.105Глава 4.
Исследование влияния параметров послесварочного отпуска насклонность сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали к образованиюхолодных трещинСварные соединения 2,25Cr-1Mo-V стали склонны к образованию холодныхтрещин, на что указывает высокий углеродный эквивалент Cэкв и наличие высокойтвердости (значительно более 350HV) металла шва и ЗТВ в состоянии послесварки. Средние значения углеродного эквивалента в пределах марочногохимического состава металла шва и основного металла типа 2,25Cr-1Mo-V равны~1,0 %, что примерно в два раза выше критерия трещиностойкости не более 0,45 %и указывает на высокую склонность к образованию холодных трещин [5].
РасчетыCэкв выполнены по формуле [5]:C экв C Mn Cr Mo V Ni Cu6515,%(4.1)Как известно, увеличению склонности металла сварного соединения кобразованию холодных трещин способствуют три основных фактора, а именно:высокое содержание диффузионно-подвижного водорода (ДПВ) в металле,наличие хрупких структур типа нижнего бейнита, чувствительного к действиюводорода, и высокий уровень напряжений [59÷62]. Для образования трещин, какправило, необходимо воздействие одновременно всех трех факторов.
Уменьшениестепени влияния хотя бы одного из них может способствовать значительномуснижению склонности металла к появлению холодных трещин [123]. Достаточноэффективным способом воздействия на все три фактора является проведениенемедленного послесварочного отпуска, который в зависимости от его параметровпозволяет в той или иной степени снижать уровень содержания водорода, хрупкойструктуры и уменьшать уровень напряжений. В данной главе представленырезультаты исследования влияния параметров послесварочной термическойобработки на эффективность удаления водорода из сварных соединений2,25Cr-1Mo-V стали и на механические свойства металла шва и ЗТВ, связанные сих структурой.
На основании анализа полученных результатов определены106параметры послесварочной термической обработки, позволяющие снизитьвероятность образования трещин холодного типа.4.1 Оценка влияния параметров послесварочного отпуска на содержаниеводорода в сварных соединениях 2,25Cr-1Mo-V сталиВыполнить напрямую определение содержания ДПВ в многопроходномсварном соединении достаточно сложно, так при вырезке образцов теряетсябольшая часть ДПВ. Поэтому оценка влияния параметров термической обработкина эффективность удаления водорода из сварных соединений АФ 2,25Cr-1Mo-Vстали выполнена с помощью следующих «полупрямых» и косвенных методов:- фрактографического исследования изломов образцов металла шва, подвергнутыхразличным режимам послесварочных отпусков;- определения уровня работы удара металла шва при температуре испытаний минус18°Собразцов,подвергнутыхразличнымрежимамнизкотемпературнойтермической обработки или высокого отпуска;- определения исходного (после сварки) содержания ДПВ в металле шва всоответствии с методикой AWS A4.3 [99];- определения содержания остаточного водорода в металле шва, ЗТВ и в основномметалле сварных соединений, прошедших различные режимы послесварочныхотпусков.Дляпроведенияисследованийбыливыбраныследующиережимытермической обработки сварных соединений:Режим №1.
Без термической обработки. После выполнения наплавки одноговалика образец быстро охладили в воде, затем в жидком азоте для максимальнойфиксации ДПВ в наплавленном металле.Режим №2. Непосредственно после сварки выполнена низкотемпературнаятермическая обработка по режиму 260°С – 7,0 ч, после чего сварное соединениебыло охлаждено до комнатной температуры. Затем сварное соединение прошлодополнительный отпуск по режиму 705°C – 8,0 ч.107Режим №3. Непосредственно после сварки выполнена низкотемпературнаятермическая обработка по режиму 300°С – 7,0 ч, после чего сварное соединениебыло охлаждено до комнатной температуры. Затем сварное соединение прошлодополнительный отпуск по режиму 705°С – 8,0 ч.Режим №4.
Непосредственно после сварки выполнена низкотемпературнаятермическая обработка по режиму 350°С – 7 ч, после чего сварное соединениебыло охлаждено до комнатной температуры. Затем сварное соединение прошлодополнительный отпуск по режиму 705°С – 8,0 ч.При исследовании излома образца без термической обработки (режим №1)обнаружены участки межкристаллитного разрушения, на которых присутствуютмножественные микропоры (рис.
4.1), что является признаком водородногоохрупчивания [124, 125]. Так как данный тип охрупчивания металла необратим,следует исключить охлаждение сварных соединений 2,25Cr-1Mo-V стали нижетемпературы сопутствующего подогрева (200°С) до проведения термическойобработки.х1000Рисунок 4.1 - Фрактограмма поверхности излома по металлу шва образца безтермической обработки - режим №1. Микропоры расположены в зонемежкристаллитного разрушения.Из опытных сварных соединений, обработанных по режимам №№2-4, былиизготовлены образцы для проведения испытания на ударный изгиб и для108фрактографических исследований.
Надрез образцов на ударный изгиб выполнен поосишваперпендикулярноповерхностипробы.Выбранаотрицательнаятемпература испытаний (минус 18°С) для лучшей идентификации изломов. Послепроведения испытаний выполнены фрактографические исследования изломовобразцов, результаты которых сопоставлены с полученными значениями работыудара (рис.4.2).х1000а)б)х1900в)х1900KV-18°С = 7,8 – 19,6 ДжKV-18°С = 13,7 – 28,4 Дж KV-18°С = 112,3 – 157,0 ДжРисунок 4.2 –Фрактограммы изломов ударных образцов и работа удара металлашва после различных термических обработок: а) 260°С – 7 ч, б) 300°С – 7 ч, в)350°С – 7 ч (После охлаждения каждое сварное соединение термически обработанопо режиму 705°С – 8 ч).При проведении испытаний на ударный изгиб образцов, прошедшихнизкотемпературныетермическиеобработкипорежимам260°С – 7,0ч(режим №2) и 300°С – 7,0 ч (режим №3), получены низкие значения работы ударапри минус 18°С – 7,8; 15,8; 19,6 Дж и 13,7; 17,3; 28,4 (типичное требование KV-18°Сне менее 55 Дж).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
